新華社北京10月24日電 新聞分析：人類首次實現(xiàn)“量子霸權(quán)”了嗎

新華社記者

誰也沒想到“量子霸權(quán)”竟以如此戲劇性的方式到來。一個多月前，谷歌公司一篇聲稱首次實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的論文被泄露到網(wǎng)上，引發(fā)諸多議論乃至質(zhì)疑。10月23日，英國《自然》雜志正式發(fā)表這篇論文，又“一石激起千層浪”。

什么是“量子霸權(quán)”？人類首次實現(xiàn)“量子霸權(quán)”了嗎？中國量子計算研究離這個里程碑還有多遠(yuǎn)？

何為“量子霸權(quán)”

“量子霸權(quán)”是量子計算研究中的一個術(shù)語。中國科技大學(xué)研究超導(dǎo)量子計算的朱曉波教授接受新華社記者采訪時說：“如果量子計算機在某個特定問題上的計算能力超過了傳統(tǒng)計算機，那么就被認(rèn)為實現(xiàn)了‘量子霸權(quán)’。”

學(xué)術(shù)界也有觀點指出，量子計算機實現(xiàn)相對于傳統(tǒng)計算機的“霸權(quán)”，不能只限于某個特定問題，而是要能在更多實用性問題上超越傳統(tǒng)計算機。因此有學(xué)者又提出了“量子優(yōu)勢”或“量子優(yōu)越”等概念。不過，“量子霸權(quán)”這個概念已經(jīng)有了廣泛影響力。

“量子霸權(quán)”意義何在？現(xiàn)在公認(rèn)量子計算機有超越傳統(tǒng)計算機的潛力，“量子霸權(quán)”就是這一發(fā)展過程的關(guān)鍵節(jié)點。

“這有點像熱兵器的發(fā)展史，使用火藥的熱兵器剛出現(xiàn)的時候，威力可能還不如弓箭等冷兵器，但在某一個點上，熱兵器的威力超過了冷兵器，從此以后就走上了快速發(fā)展的道路。”朱曉波說。

因此，世界各個科技發(fā)達(dá)國家都在競相追逐“量子霸權(quán)”。歐盟近年推出了量子技術(shù)旗艦計劃，美國政府機構(gòu)也在與科技企業(yè)巨頭合作研發(fā)，一個多月前，谷歌這篇論文就是在美國航天局下屬機構(gòu)的網(wǎng)站上短暫出現(xiàn)又被刪除。國際商用機器公司（IBM）、微軟、英特爾等歐美科技企業(yè)也通過不同技術(shù)路徑不斷實現(xiàn)對更多量子比特的操縱。

谷歌實現(xiàn)了什么

谷歌公司首席執(zhí)行官孫達(dá)爾·皮柴接受媒體采訪時說，此次成果在量子計算發(fā)展史上的地位，可媲美飛行史上萊特兄弟發(fā)明飛機時成功的12秒首次試飛。

谷歌在《自然》雜志上發(fā)表的論文顯示，最新實驗基于一個包含54個量子比特的量子芯片“西克莫”。不過，由于有1個量子比特?zé)o法有效工作，處理器實際只用了53個量子比特。研究團隊說，由這個處理器在200秒內(nèi)完成的一項任務(wù)，如果用當(dāng)前全球最好的超級計算機完成需要約一萬年。

對于谷歌宣稱實現(xiàn)“量子霸權(quán)”，業(yè)內(nèi)專家看法不一。《自然》雜志專門為這篇論文配發(fā)了社論和觀點文章等，認(rèn)為谷歌的實驗成功實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。美國麻省理工學(xué)院教授威廉·奧利佛在觀點文章中說，這是量子計算領(lǐng)域的“里程碑”和“非凡成就”。

不過，量子計算賽道另一位“重量級選手”IBM卻對此提出質(zhì)疑。針對此前被泄露到網(wǎng)上的論文，IBM研究人員約翰·岡納爾斯等人21日在阿奇夫論文預(yù)印本網(wǎng)站上貼出一篇論文，承認(rèn)谷歌的實驗非常好地展示了基于超導(dǎo)的量子計算領(lǐng)域進(jìn)展，但認(rèn)為，谷歌的量子計算機與現(xiàn)有超級計算機之間的差距并沒有那么大，不應(yīng)被視為實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。

他們認(rèn)為，谷歌在用傳統(tǒng)計算機模擬時優(yōu)化水平不夠，按IBM的計算，現(xiàn)有最好的超級計算機只需要2.5天就能完成前述計算任務(wù)，甚至還可能更快。

北京量子信息科學(xué)研究院研究員金貽榮接受新華社記者采訪時說，谷歌最新正式發(fā)表的論文與之前在網(wǎng)上泄露的版本相比，他沒有發(fā)現(xiàn)有太大的差別。也就是說，IBM的質(zhì)疑對于最新發(fā)表的論文仍然有效。

實際應(yīng)用有多遠(yuǎn)

金貽榮認(rèn)為，“谷歌用來演示量子霸權(quán)的算法是毫無意義的，它不解決任何問題，其目的就是為了展示量子計算的潛力”。他提到，IBM近來倡導(dǎo)的“量子優(yōu)勢”概念，是要針對真實應(yīng)用場景，展現(xiàn)出量子計算機超越傳統(tǒng)計算機的能力。

IBM負(fù)責(zé)量子戰(zhàn)略和生態(tài)的副總裁羅伯特·蘇托爾此前接受新華社記者采訪時指出，“量子霸權(quán)”這一概念本身并不具有太大意義，怎樣利用量子計算機幫助人類解決金融、物流、醫(yī)藥等行業(yè)實實在在的問題，才是量子計算真正的發(fā)展方向。

或許很多重要技術(shù)誕生之初都離實用較遠(yuǎn)。威廉·奧利佛說，萊特兄弟發(fā)明的第一架飛機并不能解決運輸?shù)热魏螌嶋H問題，但打開了一個新時代的大門。

量子計算還有多久才能投入實用？有專家預(yù)計可能還需十年。不過朱曉波表示，在谷歌展示“量子霸權(quán)”后，大家希望未來三到五年內(nèi)，使專用量子計算機在有重要實用價值問題上的處理能力超越經(jīng)典計算機。

在量子計算賽道，中國研究人員也在奮起直追。中國科技大學(xué)以及浙江大學(xué)等機構(gòu)研究人員都已成功研制了20個量子比特的量子處理器，正在研制50個量子比特以上的量子處理器，與谷歌相比僅落后一到兩年。阿里巴巴、騰訊和百度等科技企業(yè)也相繼布局量子計算。

“也就是說，一到兩年后，我們中國人也可能實現(xiàn)自己的‘量子霸權(quán)’。”朱曉波說。（記者：張家偉、周舟、黃堃、彭茜）

[責(zé)任編輯：楊凡、路偉]

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